利用3D技术制备活性多孔Co-Cu-Ti4O7复合三维电极的方法及应用技术

本发明专利技术公开一种利用3D技术制备活性多孔Co

【技术实现步骤摘要】
利用3D技术制备活性多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极的方法及应用


[0001]本专利技术涉及电化学电极制造领域技术，尤其是指一种利用3D技术制备活性多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极的方法及应用。

技术介绍

[0002]污水中含有的有机污染物蕴藏丰富的化学能，是水处理过程所需能量的9～10倍。实现污水处理能量自给或产能，推动水处理向资源化、可持续化方向发展是当今水处理技术改革的重要方向。
[0003]微生物燃料电池(microbial fuel cell，MFC)技术，利用微生物作为催化剂，将污水中有机质的化学能转换为可直接利用的电能，具有对底物的利用范围宽，受温度影响小、能量转化率高等优点，近年来受到国内外学者的广泛关注。目前MFC输出电流低，属于“低品位”电能难以直接利用，是制约其规模化应用的主要问题。MFC产电本质是阳极上微生物对有机质的催化分解并实现电子向电极(阳极)的传递过程，所以微生物负载量以及电子传递速率是影响MFC产电大小的关键问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用3D技术制备活性多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极的方法，其特征在于：包括有以下步骤；(1)制备Co
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Cu前体：将可溶性铜盐和可溶性钴盐溶于水中，进行水热反应，反应结束后经离心、洗涤、干燥，得到Co
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Cu前体；(2)选材：选取纳米级的Ti4O7粉末为原料；(3)改性处理：以重量分计，取2份Ti4O7粉末，0.2
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0.5份无水乙醇，放入容器中混合；再利用加热磁力搅拌器在90℃的条件下将容器中混合液体加热至干燥；然后放入烘箱，并设定烘箱温度为60
°
并烘烤10h；接着将烘烤完成的粉剂放入球磨仪进行研磨，所得到的粉末为经过改性处理的Ti4O7粉末；改性处理的Ti4O7经无水乙醇改性表面带有羟基基团；(4)混料：以质量百分数计，改性处理的Ti4O7粉体质量百分数为45％～65％，高分子粘结剂环氧树脂质量百分数为10％～15％，Co
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Cu前体质量百分数为25％～40％；将所述改性处理的Ti4O7粉体、高分子粘结剂环氧树脂和Co
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Cu前体按照质量百分数进行混合，再放入球磨仪进行机械混合和研磨，使改性处理Ti4O7粉体、高分子粘结剂环氧树脂和Co
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Cu前体达到完全均匀混合；且Co
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Cu前体和改性处理Ti4O7粉体经羟基基团和高分子粘结剂环氧树脂紧密复合，得到Co
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Cu
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Ti4O7复合粉末；(5)3D建模：使用三维制图软件绘制出所需要打印的三维模型电极并设定3D打印参数；(6)铺设打印粉末：将(3)中得的Co
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Cu
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Ti4O7复合粉末铺设于3D打印机中的升降平台与刮料板之间的区域，待Co
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Cu
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Ti4O7复合粉末完成铺设后，利用刮料板将超过设定厚度的Co
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Cu
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Ti4O7复合粉末刮除得到设定厚度的打印粉末层，每层打印粉末层厚度一致，其厚度为0.1mm
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0.2mm；(7)激光扫描：3D打印机中的激光头发出激光光束按照设定的程序扫描打印粉末层，使区域内扫描的打印粉末相互结合在一起，激光预热温度为50
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70℃，烧结温度为1200
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1600℃，激光功率为5
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10W，扫描间距为0.1mm
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0.2mm，扫描速度为1500
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2000mm/s；(8)平台下降：扫描完一层打印粉末层后，3D打印机中的升降平台按照设定的程序下降单一打印粉末层的高度；然后，依次重复步骤“铺设打印粉末
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激光扫描
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平台下降”，直至使多层打印粉末层烧结成(5)中绘制的三维模型电极；(9)余料清除：将3D打印完成的电极取出用水冲洗，清除电极上未打印的粉末，获得多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极；(10)增强活性：将多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极放入到含有活性物质的溶液中浸泡1～5h，冷冻干燥处理10～30h，得掺杂有活性组分多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极前体；然后将多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极前体进行热处理，得到活性多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极。2.一种利用3D技术制备活性多孔Co
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Cu
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Ti4O7复合三维电极的方法，其特征在于：包括有以下步骤；(1)制备Co
‑
Cu前体：将可溶性铜盐和可溶性钴盐溶于水中，进行水热反应，反应结束后经离心、洗涤、干燥，得到Co
‑
Cu前体；(2)选材：选取纳米级的Ti4O7粉末为原料；(3)改性处理：以重量分计，取2份Ti4O7粉末，0.2
‑
0.5份无水乙醇，放入容器中混合；再利用加热磁力搅拌器在90℃的条件下将容器中混合液体加热至干燥；然后放入烘箱，并设
定烘箱温度为60
°
并烘烤10h；接着将烘烤完成的粉剂放入球磨仪进行研磨，所得到的粉末为经过改性处理的Ti4O7粉末；改性处理的Ti4O7经无水乙醇改性表面带有羟基基团...

【专利技术属性】
技术研发人员：何忠艳，吕斯濠，李威，林辉，杨立辉，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
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